摘要:详细阐述了光纤光栅常用的几种制备方法，包括紫外激光曝光法、CO2激光照射法、电弧放电法和飞秒激光法等，并分析比较了各种方法的适用性和局限性。系统综述了光纤光栅在传感领域的应用，讨论了光纤光栅温度、应力、弯曲、压力、扭曲以及生化等几种典型的传感器。最后，对光纤光栅传感技术的发展进行了总结和展望。

摘要:燃气管道由于其功能的特殊以及深埋于地下或海底的环境，如果泄漏将引起灾难性的后果。泄漏引起的负压波会导致管道内压降低，进而引起管道环向应变减小。提出一种利用光纤光栅应变传感器测量管道环向应变，对管道泄漏进行无损监测的方法。利用准分布式安装在燃气管道模型主线以及支线上的光纤光栅应变传感器（fiber Bragg grating，简称FBG）进行多种泄漏工况模拟试验，包括不同位置泄漏、支线泄漏和模拟调泵。试验结果表明，光纤光栅应变传感器能够迅速准确地监测到管道的泄漏信号，这种基于环向应变监测的管道泄漏监测方法是可行的，具有很大的发展前景。

摘要:针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况，综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素，基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明，考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上，利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应，获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态，可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。

摘要:针对滚动轴承故障振动信号的多载波多调制特性，提出一种基于局域均值分解(local mean decomposition, 简称LMD)能量特征的特征向量提取方法，并与支持向量机相结合用于滚动轴承的故障诊断。首先，采用LMD方法将复杂调制振动信号分解为若干单分量信号乘积函数(production function，简称PF)；然后，对反映信号主要特征的PF基于时间轴积分，得到各PF分量能量矩并构造特征向量；最后，将其输入多分类支持向量机中，用于区分滚动轴承的故障类型与故障程度。对滚动轴承内圈故障、外圈故障及滚动体故障振动信号的分析结果表明，该方法能有效提取滚动轴承各工作状态信号的故障特征，能准确识别故障类型，同时对故障程度的判断表现出较高的识别率。

摘要:为拓展矩阵摄动法在结构重分析中的适用范围，提高重分析计算精度，针对重频结构参数大修改提出了重频结构动力重分析的矩阵摄动法。采用高次增量法将反映重频结构参数改变的质量矩阵和刚度矩阵的增量分别表示为小参数ε的一次与二次幂项之和，根据矩阵摄动理论推导得到重特征值的二阶摄动解及相应特征向量的一阶摄动解。数值算例表明，所提出方法极大提高了重频结构大修改下的动力重分析计算精度。

摘要:针对高压辊磨机工作时的动态辊隙偏差问题，根据振动原理和液压加载系统对辊隙的控制原理，建立了动态辊隙纠偏的数学模型，借助Matlab软件进行数值计算，研究了两侧液压加载系统参数对辊隙偏差的影响规律，最后采用相似实验验证，为动态辊隙纠偏提供理论基础。研究结果表明：辊隙偏差极大值随动辊两侧液阻取值的增大而减小，当液阻达到6×10 7　Ns/m5之后，其减小程度不再明显；辊隙偏差的稳定值主要受到两侧系统压差和蓄能器工作容积差的影响，在原有的基础上，增加了非传动侧系统压力0.3　MPa，或者增加了传动侧蓄能器工作容积0.002　5　m3，动辊稳定后的偏转角度和辊隙偏差可得到有效纠正。相似实验表明实验数值与仿真数值的变化规律基本一致。

摘要:针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大及运行中故障频发等问题，搭建转子试验台，模拟启停机过程和碰摩、不对中故障。不改变原有支撑形式，安装自主设计的磁流变阻尼器，在不停机的情况下，试验研究阻尼器抑制转子通过临界转速时振动过大及各类故障振动。试验结果表明，阻尼器可以有效抑制转子系统临界转速附近的振动，降幅在60%以上；转子发生碰摩或不对中故障时，阻尼器可以降低其高倍频振动。

摘要:受量子理论启发，提出一种针对数学形态学结构元素尺寸自适应调整的新策略，以达到更优的冲击响应信号形态学提取效果。首先，结合量子理论建立起振动信号的量子系统，在此基础上提出了振动信号的量子比特数学表达式，用于刻画振动信号的状态；然后，针对机械振动信号的局部特点，分析1×3邻域的振动信号相关性，提出了机械振动信号在量子概率特征下的结构元素尺寸衡量算子；最后，依据尺寸衡量算子和自适应控制结构元素的长度达到更优的滤波效果。利用该策略对轴承冲击故障信号进行形态滤波，并与传统方法进行了比较，结果表明该方法可以有效提取信号的全局和局部特征。

摘要:针对传统性能退化模型难以对退化轨迹为非线性的设备进行有效寿命评估的问题，首先，建立了一种基于扩散过程的非线性模型，并将推导其失效阈值首达时间分布的问题转化为推导标准布朗运动失效阈值首达时间分布的问题，得到了首达时间意义下的近似寿命分布；然后，提出了该模型未知参数的极大似然函数估计方法；最后，使用此模型评估分析了一组加速度计的寿命，并与传统退化模型进行比对分析。实验结果证明了模型的评估结果更为准确有效。

摘要:提出了基于小波子带信号能量曲率变化的损伤识别方法。分别对完好和损伤状态下结构的振动响应进行二进离散小波变换，通过信号子带分解与重构将响应分解到不同频带，使叠加的模态响应分离。定义了信号相对能量曲率差损伤指标，利用该指标对结构的损伤进行识别定位。应用此方法对一简支梁桥进行损伤数值分析，结果表明：二进离散小波变换可以对结构振动响应中叠加的多阶模态信息进行有效分离；信号相对能量曲率差指标可以对损伤进行有效识别，且不受激励位置及荷载大小影响。最后通过模型实验验证了该方法的正确性及可行性。

摘要:基于向量自回归（vector auto-regression,简称VAR）模型，提出了一种能同时进行损伤定位和程度识别的时间序列方法。首先，利用测试的加速度响应时程信号建立VAR模型，提取模型系数的对角线元素作为损伤敏感向量，并采用该向量的马氏距离作为损伤特征值；然后，应用统计模式识别手段，通过受试者工作特征曲线下的面积指标来判别损伤是否出现及其部位，并通过Bhattacharyya距离来度量损伤程度。数值模拟和实验室框架模型实验表明，该算法能成功识别损伤部位和损伤程度的相对大小，且具有较好的抗噪性能，为结构长期在线损伤识别提供了一种有效手段。

摘要:为研究温度对结构模态参数的影响设计了一套温度可控的实验设备。在这套实验设备提供的可控温度环境中采集悬臂梁结构的加速度响应信号，利用基于信号时频分析的模态参数辨识算法处理实验数据，得到其时变模态参数，包括固有频率和振型，以此研究温度对其模态参数的影响。分析结果显示了基于信号时频分析的模态参数辨识算法在处理非平稳信号以得到结构的时变模态参数上的应用前景，更重要的是实验数据的分析结果较好地反映了温度对结构模态参数的影响，为热环境下结构振动特性分析提供了可靠而且有价值的分析方法和实验依据。

摘要:高速列车转向架关键部件发生机械故障会体现在车体和转向架的振动信号中，为了从监测数据中提取非线性特征参数用于转向架故障状态的反演识别，提出基于聚合经验模态分解排列熵的特征分析方法。首先，对振动信号进行聚合经验模态分解，得到一系列窄带本征模态函数；然后，对原信号和本征模态函数分别计算排列熵值，组成多尺度的复杂性度量特征向量；最后，将高维特征向量输入最小二乘支持向量机分类识别出转向架的工作状态。仿真实验结果表明，该方法在运行速度为200km/h时，多个通道达到95%以上的识别率,验证了通过聚合经验模态分解排列熵对高速列车转向架机械故障诊断的可行性。

摘要:为了解决轨道车辆轮轨接触载荷难以直接测量的问题，提出了一种轮轨接触力时域识别方法。建立了考虑浮沉和点头的10自由度车辆垂向振动模型，利用车辆系统的加速度响应和位移响应实现了对车辆垂向轮轨接触力的识别；反演模型同时能够实现已测量响应的再现以及对其他非测量部位响应的识别。利用滚动振动试验台测试数据对反演模型进行了验证，研究结果表明：反演模型能够较为准确地对车辆垂向轮轨力进行识别，同时在预测车辆系统非测量部位响应以及测量部位响应再现方面也具有较高的精度，相关系数均大于0.9，为极强相关。

摘要:针对传统检测分析仪器携带不便、测试效率低和受空间限制等问题，讨论并实现了基于手机移动终端的虚拟仪器开发原理和方法。分析了Android NDK技术，研究了Android平台编程技术和无线蓝牙传输技术，探讨了Android系统中的跨平台虚拟仪器开发原理，构建了该平台下虚拟仪器系统构架，开发了基于手机移动平台的虚拟式轴承诊断仪。对开发的仪器进行了现场试验，并与LabVIEW进行了对比。结果表明，该仪器使用便捷，分析结果准确，具有较好的实际应用效果。

摘要:针对飞参系统记录的剩余燃油信号量化噪声较大且呈非线性、非平稳性的特点以及经验模态分解（empirical mode decomposition，简称EMD）中存在的模态混叠给燃油消耗率提取带来的问题，提出了基于复数据经验模态分解（complex empirical mode decomposition，简称CEMD）的燃油消耗率提取方法。首先,提取记录信号中的关键信息，并利用非线性支持向量回归构造与真实信号形态上接近的模拟信号；然后,在CEMD中利用模拟信号来指导记录信号同步分解以减小模态混叠；最后,从分解结果中估算真实的剩余燃油信息并对其求一阶导数得到燃油消耗率。仿真结果表明，该方法相对于其他方法具有明显的性能优势，可以提取出精确的燃油消耗率参数。

摘要:针对非线性机械系统中混合不确定性量化的问题，提出了随机和认知不确定性量化的置信区域法。首先，分别用概率论方法和区间方法来处理混合不确定性中的随机不确定性和认知不确定性，得到混合不确定性的置信区域；然后，为了在时间域内对不确定性进行传播，对传统双层循环蒙特卡罗抽样方法进行了改进；最后，以非线性质量 弹簧 阻尼系统为例讨论了基于混合不确定性分析方法的有效性。结果表明，同时考虑随机不确定性和认知不确定性，有利于提高系统设计的可靠性，为非线性机械系统的设计与精度分析提供了理论依据。

摘要:建立了移动质量简支梁耦合时变系统的动力学模型,通过数值仿真分析了移动质量速度及加速度对耦合时变系统模态参数的影响，得到移动质量诱导产生的附加阻尼。设计并搭建移动质量简支梁实验系统，通过参考实验得到实验系统的初始阻尼，并分别采用频域和时域模态参数辨识方法对质量块不同移动速度下的实验系统进行辨识。结果表明，所建立动力学模型能够对移动质量问题进行准确描述，实验系统可为时变结构动力学分析的理论研究提供实验支持，特别是对时变结构模态参数辨识方法进行实验验证。

摘要:为了对压缩机类复杂的转子系统进行可靠性灵敏度设计，探讨可靠度与基本随机变量之间的关系，得到不同随机变量对可靠性的影响程度。通过引入隔离裕度和放大因子的概念，在转子系统动力响应的基础上，预测系统实际隔离裕度与许用隔离裕度。首先，根据许用隔离裕度不超过实际的隔离裕度的关系准则，针对压缩机类转子系统提出了一种基于共振失效的振动可靠性模型；然后，利用神经网络模型代替了有限元模型建立了复杂结构的可靠度与基本随机变量的强非线性关系；最后，以某齿轮转子系统为例，应用可靠性设计理论求解某转子系统危险位置的可靠度，应用可靠性灵敏度理论得到了系统均值灵敏度和方差灵敏度。

摘要:为实现水电机组飞轮力矩的在线检测，推导了飞轮力矩的计算公式，对水电机组甩负荷过程中转速变化情况进行了研究，提出了利用机组甩负荷的转速数据监测飞轮力矩的方法。该方法将转速信号来源分成监控系统的模拟转速信号和调速器系统的齿盘测速信号。针对模拟转速信号，首先，采用小波变换滤波对转速数据进行滤波处理；然后，在指定相关系数水平上，采用自适应时长计算转速与时间的相关系数确定转速线性上升段，对齿盘获得的转速信号采用定时长方法计算转速与时间的最大相关系数确定转速线性上升段；最后，根据标准GB/T1029—2005规定的发电机甩负荷加速试验方法计算飞轮力矩，采用实测数据对该方法的有效性进行了验证。

摘要:设计了一种单一敏感质量的三轴电容加速度计。该器件采用全差分电容的检测方法，满足了灵敏度的设计要求并解决了三轴的交叉耦合问题，其独特的单一敏感质量结构减小了器件的整体尺寸，降低了成本。器件由外延多晶硅工艺实现了18μm的厚度制作，降低了热机械噪声，增大了检测电容，提高了灵敏度、分辨率和可靠性。ANSYS仿真结果表明，器件在3个轴向的灵敏度一致性好，抗干扰，测试结果和理论分析相符。该加速度计结构工艺简单，在消费电子领域有较好的应用前景。

摘要:针对最佳小波参数的设定和齿轮裂纹故障振动信号频率成分复杂、信噪比低等问题，将遗传优化算法、小波脊线解调与局部特征尺度分解（local characteristic scale decomposition,简称LCD）相结合，提出了基于LCD的自适应小波脊线解调方法。首先,采用LCD方法将原始信号分解为若干个内禀尺度分量（intrinsic scale component, 简称ISC），并通过选择蕴含特征信息的ISC来实现信号降噪；然后，以小波能量熵为目标函数，采用遗传算法优化小波参数，得到自适应小波；最后，通过自适应小波分析提取ISC的小波脊线，从而实现对原始信号的解调分析。通过齿轮裂纹故障诊断实例验证了该方法的有效性和优越性。

摘要:传统的运行模态分析方法在推导过程中多假设激励为白噪声，造成在应用上有一定的局限性。提出了一种基于传递率函数的运行模态分析方法，无需采用白噪声假设，利用两种不同载荷情况下的传递率函数构造有理函数，通过有理分式Forsythe正交多项式法对其进行拟合，得到模态频率、阻尼和振型参数。最后，采用机翼模型仿真算例和悬臂梁实验，验证了在非白噪声激励情况下该方法的有效性与可靠性。

摘要:煤岩界面识别问题一直是制约放煤自动化发展的一项关键问题,液压支架尾梁振动信号分析法是近年来发展较快的一种有效方法。该方法中煤和矸石信号在频域内存在差异是非常有用的信息，但因系统低频干扰较多且两种信号差异微弱，无法直接提取使用。通过对振动信号使用经验模态分解（empirical mode decomposition,简称EMD）得到多个固有模态分（intrinsic mode function，简称IMF）；以峭度为准则，选取煤和矸石差异最大的通道对信号重新合成；使用Hilbert边际谱分析煤、矸石的频域范围，以矸石频域特征区域求取带通滤波最优截止频率；对合成后的信号进行滤波。实验结果表明，该方法能够减少信号低频干扰、突出较高频成分，使煤与系统干扰的低频信号视为常态被屏蔽，而混入煤中的矸石较高频信号能够被及时识别，实现了煤岩界面识别的目的。

摘要:针对轮对陀螺效应，运用能量法分析了轮对蛇形运动机理，建立了蛇形运动能量流；基于打靶法分析了非线性轮对陀螺系统的Hopf分叉，并对比分析了陀螺系统和非陀螺系统的分叉解；最后，引入稳定性系数和陀螺力贡献率，定量分析了陀螺力对蛇形运动稳定性的影响。研究结果表明，在轮对陀螺系统中，陀螺力不做功，但具有增稳功能。陀螺力对系统稳定性的影响随速度的增大显著变大，当轮对高速运行时，陀螺力影响较为显著。因此，在高速列车稳定性分析中应将陀螺力作为一个重点分析对象。

摘要:提出了一种应用加速度信号研究飞行器试验模型传力特性的方法，采集飞行器试验模型不同位置的振动加速度信号，应用小波包分解方法对采集到的加速度信号进行预处理。对滤波后的信号采用经验模态分解（empirical mode decomposition, 简称EMD）方法进行处理，得到信号的本征模态函数(intrinsic mode functions，简称IMFs)，并通过相关系数判别并剔除伪分量。对剩余IMF分量进行希尔伯特（Hilbert）变换，得到信号的希尔伯特谱，并计算不同方向上飞行器试验模型壳体与内部结构加速度信号的能量分布差异，判断各方向上飞行器试验模型传力特性的优劣。结果表明：该方法能够用于飞行器模型的传力特性研究，且飞行器模型各向传力误差分别为0.189 1,0.098 1,0.0377，大部分气动载荷能够有效地从飞行器壳体传递到其内部结构，垂直方向上的力学传递性能最佳。

摘要:肘内式油气悬挂与传统油气弹簧相比，能够以较小的体积和质量，提供更高的负载能力。将履带车辆肘内式油气悬挂单轮模型与半主动控制相结合，进行了半主动肘内式油气悬挂动态特性分析，提出了基于天棚算法的半主动双环控制策略，外环控制器计算目标阻尼力对应的阀芯位置，内环控制器控制阀芯跟踪目标位置，从而达到改善履带车辆平顺性的目的。探索了Virtual.Lab,AMESim和Matlab之间的集成接口，搭建了机电液耦合系统的联合仿真虚拟试验平台，并在该平台对控制算法进行了验证，结果表明肘内式油气悬挂半主动性能显著优于被动悬挂。

摘要:基于输电杆塔的实际结构特点及线路舞动发生的不确定性，在实际输电线路上开展杆塔的舞动承载特性测试难度较大。以实际舞动损坏的500 kV典型杆塔为原型，采用基于相似理论的结构建模方法实现了输电塔线体系的实验室节段建模，利用机械加载的方式实现舞动载荷的模拟，并在此基础上搭建了相应的数据采集和分析系统，能够实现输电杆塔的舞动响应特性测试。利用该试验系统，分别进行了舞动幅值、频率变化对输电杆塔动态承载特性的影响分析。结果表明,该试验系统能够对输电杆塔的舞动承载特性进行模拟分析。

摘要:针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中，实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障，并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明，碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大，不对中故障导致转子振动二倍频增大；对于碰摩故障，挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变，但对压气机盘减振失效；对于不对中故障，挤压油膜阻尼器可以减小转子振动，对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。

摘要:为了明晰路面不平度空间域统计量的计算，以及几种重要功率谱密度(power spectral density,简称PSD)之间的关系，以帕塞瓦尔定理和维纳 辛钦定理为依据，在推导空间域自相关函数和PSD计算公式的基础上，导出了不平度空间域位移、速度与加速度PSD以空间频率与角频率PSD之间的换算关系。另外，为了完善傅里叶逆变换法路面建模中PSD离散化的理论基础，以傅里叶级数与变换、离散傅里叶变换和频域卷积定理为依据，从离散化的原因、目的和结果验证出发论证了PSD离散化的正确性。就模拟路面验证问题，指出直接法谱估计的不合理之处，论证了平均周期图法谱估计时，空间与时间采样频率分别对应着空间域和时间域PSD输出。结果表明，上述换算关系和论证是正确的，可应用于路面不平度建模和汽车平顺性分析。